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第一章 绪论1

第一节信息农业生态学提出的背景1

一、概述1

目 录1

二、信息农业生态学发展历程3

一、概述 13

第二节信息农业生态学的特点和内容4

一、研究目的4

二、主要研究内容5

第三节高光谱遥感技术在农作物估产中的应用展望13

二、高光谱遥感技术在作物长势监测和农作物估产中的应用展望13

第四节信息农业生态学发展前景展望15

一、3S技术一体化集成应用趋势15

二、信息技术在全球农业和生态学中的应用前景17

参考文献17

第一节遥感概念与分类19

一、遥感概念19

第二章信息农业生态遥感基础19

二、遥感分类20

第二节遥感的物理学基础21

一、电磁波理论21

二、太阳辐射与大气窗口23

三、地物波谱特征25

四、彩色原理27

一、地面平台29

二、航空平台29

第三节遥感平台29

三、航天平台30

第四节农业遥感概述31

一、农业遥感的类型31

二、农业遥感效益33

第五节草地退化遥感监测概述34

一、研究背景34

二、实施方案35

第六节植被生态学遥感基础39

一、反演生物物理学参数和模拟生态系统碳循环研究概述39

二、地面观测LAI的新型光学仪器介绍40

三、卫星反演LAI和FPAR新方法应用42

四、遥感应用的新几何光学模型：4-尺度模型44

五、植物对碳的净吸收：净初级生产力（NPP）45

六、植物和土壤的碳净吸收和释放47

参考文献50

第三章遥感信息源52

第一节气象卫星52

一、气象卫星的发展与特点52

二、气象卫星资料55

三、气象卫星资料的应用58

第二节陆地卫星59

一、陆地卫星的发展与特点59

二、陆地卫星资料59

三、卫星资料的应用60

四、斯波特卫星简介62

第三节新兴遥感信息源62

一、MODIS特性与概述62

二、中分辨率成像光谱仪ASTER66

三、高分辨率卫星图像IKONOS70

四、QUICKBIRD2遥感数据特点72

五、SPOT星族成员介绍73

参考文献75

第四章遥感信息判读与图像处理77

第一节遥感影像人工判读77

一、影像性质分析78

二、人眼的分辨能力79

三、影像的判读标志79

四、人工判读一般程序81

第二节遥感影像数据处理82

一、遥感图像校正处理82

二、遥感图像变换处理84

三、遥感图像分类处理87

四、极轨气象卫星接收处理系统简介88

第三节成像光谱仪定标90

一、概述90

二、辐射定标的模式90

三、成像光谱仪定标技术的内容91

四、发射前地面上的预定标92

五、飞行中机上辐射定标94

六、在机上利用内部参考标准的方法97

第四节新型空间信息处理与集成技术97

一、概述97

二、获取遥感信息的特征与种类98

三、遥感信息获取技术99

四、遥感信息加工处理技术102

五、遥感对地定位技术104

六、集成型信息获取技术的应用发展107

七、空间信息集成技术的发展108

参考文献110

第五章地理信息系统原理与技术111

第一节地理信息系统概述111

一、地理信息系统概念111

二、地理信息系统的开发111

三、地理信息系统与其他相关系统的异同点113

四、地理信息系统的硬、软件环境114

一、数据采集与编辑功能120

第二节地理信息系统的基本功能120

二、地理数据库管理功能123

三、制图功能124

四、空间查询与空间分析功能124

五、地形分析功能125

第三节地理信息系统的数据组织与处理方法126

一、地理信息系统的数据结构126

二、地理信息系统的数据模型128

三、地理信息系统中的主要算法128

一、信息获取技术129

第四节地理信息系统的信息获取与加工技术129

二、GIS中的信息处理技术131

三、遥感信息与GIS连接问题131

四、地理信息系统信息分析技术131

参考文献131

第六章信息农业生态学基础与生态现状132

第一节信息农业生态学基础132

一、农业生态系统的概念、组成结构和特点132

二、农业生态系统的功能134

三、有关生态环境限制理论138

第二节信息农业生态学基本规律140

一、生态学的相互依存与相互制约规律140

二、生态学的微观与宏观协调发展规律140

三、生态学的物质循环转化与再生规律141

四、生态学的物质输入输出的动态平衡规律141

五、生态学的相互适应与补偿的协同进化规律141

二、要遵循系统工程结构的有序性原理142

一、要遵循系统工程的整体性原理142

第三节信息农业生态学所依据的生态工程学原理142

六、生态学的环境资源有限性规律142

三、要遵循农业生态工程的功能结构综合性原理144

第四节信息农业生态学的基本原理144

一、整体效应的生产原理144

二、边缘效应的生产原理145

三、充实生态位的生产原理146

四、农业生物共生互利的生产原理146

五、农业生物种群之间相居而安的生产原理147

七、信息农业强化生物养农的生产原理148

六、信息农业优化能量投入结构，提高能量使用效率的生产原理148

八、农业生态系统动态演替调控导向的生产原理149

九、因地制宜地进行农业生态工程建设的生产原理150

十、加强农业生态系统内部物质转化效益的生产原理150

第五节信息农业生态学的调控原理153

一、信息农业生态学的调控层次154

二、信息农业生态学的自然调控原理154

三、信息农业生态学的技术调控原理155

一、生境更新157

第六节信息农业生态及自然资源保护与开发实践157

二、生境调整158

三、生境更新与调整及各自适用性159

四、生境更新的途径与方法159

五、生境调整的途径与方法160

六、生境更新及调整与生境管理途径161

七、农业生态资源开发与生物保护162

八、人为调控的作用163

第七节生态可持续发展与生态环境安全维护的关系163

一、全面关注人类的生存方式164

二、生态环境安全维护的途径165

第八节我国黄土高原的水土流失现状及其防治措施167

一、黄土高原的水土流失现状167

二、防治水土流失的途径及成就168

三、今后黄土高原水土保持生态环境建设的重点170

四、今后要探索的重大生态问题172

第九节我国黄淮海三河生态环境恶化现状及其问题173

一、我国生态环境面临的形势173

二、黄淮海生态环境恶化现状174

参考文献175

第七章精确农业理论与实践176

第一节精确农业的概念176

第二节精确农业的发展历程与内涵178

一、精确农业的发展历程178

二、精确农业的组成与内涵179

第三节精确农业的基本原理180

一、精确农业的基本原理180

二、精确农业生产管理系统的支撑技术181

三、精确农业的主要理论185

第四节精确农业的应用186

一、国外精确农业的应用186

二、国内精确农业的应用195

参考文献205

第八章3S技术在相关科学中的应用206

第一节3S技术概况206

一、3S技术与3S一体化集成206

二、3S技术在国内外相关科学领域中的应用进展209

三、3S技术应用的发展趋势212

第二节3S技术在信息农业中的应用进展213

一、信息农业简介213

二、全球定位系统在信息农业中的应用进展216

三、地理信息系统在信息农业中的应用进展217

四、3S集成技术在信息农业中的应用进展219

第三节3S技术在农业工程管理过程中的应用实践225

一、3S技术在农业工程管理过程中的应用范围225

二、3S技术在农田规划与设计中的应用225

三、3S技术在河南省冬小麦遥感估产中的应用实例227

参考文献230

第九章农业专家决策系统建立理论与方法232

第一节农业专家决策系统概述232

一、专家决策系统的基本结构232

二、农业专家决策系统的概述233

第二节农业专家决策系统开发与应用234

一、农业专家决策系统开发234

二、农业专家决策系统应用235

一、专家决策系统知识库的建立238

第三节农业专家决策系统应用实例238

二、包装生成专家决策系统241

三、棉花高产管理专家决策系统的计算机操作步骤241

参考文献245

第十章高光谱遥感基础246

第一节高光谱遥感概念246

一、高光谱遥感的概念246

二、高光谱遥感数据的特点246

第二节高光谱遥感成像光谱仪249

一、面阵探测器加空间扫描型249

二、线阵探测器加光机扫描型250

四、光谱扫描型251

三、光谱、空间交叉扫描型251

第三节常用高光谱传感器介绍及其应用252

一、地面非成像光谱仪252

二、成像光谱仪257

第四节高光谱遥感信息处理方法261

一、定标与大气纠正262

二、光谱图像增强262

五、高光谱图像压缩263

三、高光谱图像分类263

四、降维运算263

六、光谱匹配技术264

七、导数光谱技术265

八、红边效应266

九、绿峰光谱267

十、光谱吸收特征峰的背景线定量分析技术267

十一、光谱吸收特征分析268

十三、混合像元分解技术269

十二、逐步回归分析技术269

十四、光谱植被指数270

十五、模型反演271

参考文献272

第十一章 高光谱遥感技术在农业科学和生态学中的应用274

第一节概述274

一、农作物反射光谱特征274

二、高光谱遥感在农业科学中的应用内容276

第二节高光谱遥感植被指数277

一、最佳窄波段278

二、波段宽度对植被指数效果的影响280

三、不同的高光谱遥感植被指数281

第三节 高光谱遥感技术提取植被生物物理参数的原理与方法285

一、叶面积指数和生物量的高光谱估测286

二、植被盖度289

三、光合有效辐射（PAR）及吸收光合有效辐射（APAR）290

四、植被冠层几何结构参数遥感估测研究进展291

第四节高光谱遥感技术提取植被生物化学参数的原理与方法293

一、植被水分状态294

二、光合色素状态的高光谱估测方法296

三、利用高光谱技术估测植被其他参数303

四、微量元素306

五、碳氮比306

第五节作物氮营养状况的无损伤监测技术309

一、作物氮营养诊断的传统方法309

二、叶绿素仪氮营养诊断310

三、作物氮营养的高光谱遥感监测312

第六节高光谱遥感技术在信息农业中的应用进展319

一、高光谱信息源320

二、高光谱遥感技术在信息农业中的应用320

三、农业高光谱研究的发展趋势324

参考文献325

第十二章信息技术在农业科学和生态科学中的应用实例331

第一节信息技术在植物生态学中的应用进展331

一、概述331

二、信息技术在植物生态学中的应用现状331

一、5S技术概述336

第二节5S技术在生态学上的应用进展336

参考文献336

二、5S技术的功能339

三、5S技术的应用进展339

参考文献340

第三节信息技术在城市生态环境规划中的应用进展340

一、引言340

二、CAD技术在制图中的应用342

三、3S技术在城市生态环境规划中的应用进展342

四、3S技术应用过程中存在的问题350

参考文献351

第四节信息技术在全球土地覆盖与土地利用应用进展352

一、引言352

二、20世纪90年代大面积土地覆盖研究进展352

三、研究展望354

参考文献355

一、研究背景356

二、研究内容与方法356

第五节信息技术在草地与农业资源估测中应用进展356

三、应用结果与分析357

四、研究进展362

参考文献363

第六节信息技术在农田土壤水分动态监测中的应用进展363

一、引言363

二、研究内容与方法364

三、应用结果与分析365

四、应用进展367

一、引言368

参考文献368

第七节3S技术在大面积天然草地估产中的应用探讨368

二、研究方法与内容369

三、结果与分析371

四、研究进展375

参考文献376

附录1生态学最新概念汇集377

附录2全国生态环境建设规划大纲397

附录3常用国际生态与全球变化研究相关网站406